Question

（2005?湘潭）某化學興趣小組的學生研究過量的碳粉與Fe₂O₃在高溫條件下反應的氣體產(chǎn)物成分．探究過程如下：
（1）提出假設：氣體產(chǎn)物全部是CO₂．
（2）查閱資料：a．氮氣不能與碳粉及Fe₂O₃反應．
b．高溫下可以發(fā)生下列反應：
2Fe₂O₃+3C 

高溫  .

Fe+3CO₂↑   C+CO₂

高溫  .

 2CO
（3）設計方案：將一定量氧化鐵在隔絕空氣的環(huán)境下與過量碳粉充分反應．用實驗中實際測得產(chǎn)生氣體的質(zhì)量，與理論計算得到的CO₂的質(zhì)量進行比較．
（4）實驗裝置：如圖所示．
（5）實驗操作：
①稱量數(shù)據(jù)：反應前Fe₂O₃的質(zhì)量3.2g；碳粉的質(zhì)量2g；玻璃管C的質(zhì)量48.48g．反應后玻璃管與殘留固體共52.24g．
②加熱前先通一段時間氮氣，再夾緊彈簧夾T，點燃酒精噴燈加熱．
（6）問題分析：
①用酒精噴燈而不用酒精燈的目的是

因為用酒精噴燈加熱比酒精燈能獲得更高的溫度

．
②加熱前先通一段時間氮氣的目的是

清除試管中的空氣（氧氣），防止碳粉與空氣中的氧氣發(fā)生反應

．
③理論計算：根據(jù)氧化鐵與碳粉反應的化學方程式計算3.2g氧化鐵完全反應時生成二氧化碳的質(zhì)量．
④根據(jù)化學式計算CO₂中碳元素與氧元素質(zhì)量比．
⑤根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算實驗中實際獲得氣體的質(zhì)量．
（7）結(jié)論：（要求簡述獲得結(jié)論的理由）

Answer 1

分析：（6）問題分析：
①根據(jù)題中所給化學方程式所需的條件進行分析使用酒精噴燈的原因．
②根據(jù)反應物與裝置中空氣的反應進行分析．
③可直接根據(jù)化學方程式進行求解．
④根據(jù)化學式的相關計算來完成解答；
⑤根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知反應后獲得氣體的質(zhì)量為前后玻璃管內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)量之差．
（7）結(jié)論：根據(jù)③計算的二氧化碳的質(zhì)量和⑤計算所得的氣體的質(zhì)量大小進行分析解答．

解答：解：解：（6）①根據(jù)查閱資料可知本題中所涉及的反應條件均為高溫，而酒精燈的火焰的溫度達不到條件，所以了獲得高溫要選酒精噴燈；
②因為反應物中碳可以在加熱條件下可以和空氣中的氧氣發(fā)生反應生成二氧化碳，影響實驗結(jié)果，所以目的就是清除試管中的空氣；
③設3.2gFe₂O₃與炭粉發(fā)生反應生成C0₂的質(zhì)量為x．
2Fe₂0₃+3C

高溫  .

4Fe+3C0₂↑
320                 132
3.2g                 x

320

132

 =

3.2g

x

解得：x=1.32g
答：3.20g氧化鐵完全反應時生成CO₂的質(zhì)量為1.32克；
④CO₂中C：0質(zhì)量比=12：16×2=1 2：32=3：8；
⑤根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知：實驗產(chǎn)物中氣體質(zhì)量為（48.48g+3.2g+2g）-52.24 g=1.44g；
答：實驗中實際獲得氣體的質(zhì)量為1.44克．
（7）結(jié)論：因為生成的氣體質(zhì)量為1.44 g，大于1.32g，故氣體產(chǎn)物不完全為CO₂．原假設不成立．
或者，實驗產(chǎn)物中氧元素質(zhì)量為0.96 g
實驗產(chǎn)物中碳元素質(zhì)量為1.44 g-0.96 g=0.48 g
實驗產(chǎn)物中碳元素與氧元素質(zhì)量比=1：2
因為產(chǎn)物中碳元素與氧元素質(zhì)量比為1：2，而純凈的CO₂中兩元素質(zhì)量比為3：8，故產(chǎn)物不全是CO₂，題中假設是錯誤的．
故答案為：
（6）問題分析：
①因為用酒精噴燈加熱比酒精燈能獲得更高的溫度．
②清除試管中的空氣（氧氣），防止碳粉與空氣中的氧氣發(fā)生反應．
③1.3g．
④CO₂中C：0質(zhì)量比=12：16×2=1 2：32=3：8；
⑤1.44g；
（7）結(jié)論：因為生成的氣體質(zhì)量為1.44 g，遠大于1.32g，故氣體產(chǎn)物不完全為CO₂．原假設不成立．．
或者，實驗產(chǎn)物中氧元素質(zhì)量為0.96g；
實驗產(chǎn)物中碳元素質(zhì)量為1.44 g-0.96 g=0.48g；
實驗產(chǎn)物中碳元素與氧元素質(zhì)量比=1：2；
因為產(chǎn)物中碳元素與氧元素質(zhì)量比為1：2，而純凈的CO₂中兩元素質(zhì)量比為3：8，故產(chǎn)物不全是CO₂，題中假設是錯誤的．

點評：本題主要是以實驗探究兼計算題的形式，給出有關的信息提示和相關數(shù)據(jù)，讓學生通過實驗探究，及根據(jù)有關的化學方程式和該物質(zhì)的組成成分，進行綜合計算和判斷．